1、第 18 卷增刊 2地 下 空 间 与 工 程 学 报Vol.182022 年 12 月Chinese Journal of Underground Space and EngineeringDec.2022滨海软基后注浆灌注桩承载性状现场试验研究林志豪1,陈宏湛2,陈仁伟2,李博1(1.温州大学 土木工程学院,浙江 温州 325035;2.温州设计集团,浙江 温州 325035)摘要:滨海城市桩基础设计参数的选取一直是个难题。为了解决温州地区后注浆灌注桩单桩承载力及其工程性状不明确的问题,通过对滨江商务区某地块中 4 根大直径后注浆灌注桩的破坏性静载试验,研究了软基中桩端桩侧复式注浆与仅桩底
2、注浆两种灌注桩的承载性状。对比分析了沉降 时间对数关系、桩身内力分布、桩侧摩阻力分布及桩土相对位移等要素。结果表明:经过桩端桩侧复式注浆的桩承载力提升了 1.351.5 倍;在到达承载力极限时试桩的桩端力占比约为 30%40%;桩侧摩阻力的发挥不是同步的;存在一个临界值使得荷载超过该值时土层的摩阻力下降;复式注浆对桩周土体侧摩阻力的增强作用约有 3 6 倍,且原力学性质较差的土增强的更多;后注浆处理过的土层发挥最大侧摩阻力所需的相对位移更小,即在相同承载力下可大大减小桩顶沉降。关键词:滨海软土;后注浆;灌注桩;静载试验中图分类号:TU473.1文献标识码:A文章编号:1673-0836(202
3、2)增 2-00578-09Field Test on Bearing Behavior of Cast-In-Situ Pile with Post Grouting in Coastal Soft FoundationLin Zhihao1,Chen Hongzhan2,Chen Renwei2,Li Bo1(1.College of Architecture and Civil Engineering,Wenzhou University,Wenzhou,Zhejiang 325035,P.R.China;2.Wenzhou Design Assembly Company,Wenzhou
4、 University,Wenzhou,Zhejiang 325035,P.R.China)Abstract:It is always a difficult problem to select the design parameters of pile foundation in coastal cities,especially in cities with deep soft soil such as Wenzhou in Zhejiang Province.In order to solve the problem of unclear bearing capacity and eng
5、ineering properties of single post-grouting pile in Wenzhou area,the bearing properties of two kinds of pile with end-pile side and bottom-only grouting on soft foundation are studied through the destructive static load test of four large-diameter post-grouting piles in a certain block in Binjiang B
6、usiness District.The settlement-time logarithmic relationship,axial forces and pile side friction,and relative displacement of pile and soil are compared and analyzed.The results show that:the bearing capacity of cast-in-situ piles with pile-shaft and pile-tip grouting is improved by 1.35 to 1.5 tim
7、es.The ratio of tip load to pile head load of pile is about 30%40%when reaching the ultimate load level.The side friction of different soil layer is not synchronous.The skin friction decreases when load level exceeds a value.After pile-shaft and pile-tip grouting,the side friction of soil is improve
8、d about 3 6 times,and the reinforcement of soil with poor mechanical properties enhances more.The relative displacement required by the soil layer after grouting is smaller to exert the maximum lateral friction,that is,the pile top settlement can be greatly reduced under the same bearing capacity.Ke
9、ywords:coastal soft foundation;post grouting;cast-in-situ pile;static loading test收稿日期:2022-05-19(修改稿)作者简介:林志豪(1996),男,浙江温州人,硕士生,主要从事桩基等方面研究。E-mail:zhihaolin9 通讯作者:李博(1982),男,浙江温州人,博士,教授,主要从事岩土工程等方面研究工作。E-mail:libo 基金项目:国家自然科学基金(51978531)0引言滨海城市桩基础设计参数的选取一直是一个难题,过高的安全冗余会增加建筑经济成本,而盲目削减又易造成安全隐患,特别是软土深
10、厚的温州市,处于城市大建设时期,问题更加突出。使用灌注桩对地基进行加固因为具有较好的经济性、施工便捷性、适用性等优点被广泛使用。为了探究其承载性状,朱向荣等1对温州软土地基中大直径超长钻孔灌注桩进行了静载试验并分析了承载性能和荷载传递机理,辛公锋2基于温州世贸中心的超长桩静载试验研究了其承载性状。钻孔灌注桩在施工时所产生的桩底沉渣与泥浆护壁若处理不当,会对后期承载时的桩端阻力以及桩侧摩阻力的发挥产生不利影响,刘金砺等3和 Bruce 等4都提出使用后注浆技术可以有效改善这个问题,并揭示了其固化机理。Fleming 等5对后注浆灌注桩受注浆参数影响的机理进行了研究,何剑6对中原地区中两根注浆与未
11、注浆桩进行对比,分析了承载力、轴力传递和桩侧阻力等特性,张忠苗等7-8在温州和杭州开展了系列试验,对桩侧摩阻力发挥与桩土相对位移的联系、侧摩阻力软化现象等进行了研究,陈旻9通过福州地区的现场试验提出了后注浆灌注桩的桩端侧摩阻力会有强化现象,张乾青10通过现场试验提出桩端强度提高对其附近侧阻亦有强化作用,刘念武等11对大直径后注浆灌注桩开展自平衡实验,提出桩的极限侧阻与不排水剪切强度呈线性关系,李韬12搜集了软土地区七十余组超长桩试桩资料,对其承载特性进行了研究分析,王忠福等13通过对后注浆超长灌注桩现场试验反算,提出了关于侧阻力和摩阻力估算的折减系数,钟建敏14在苏州地区开展了多个大直径超长后
12、注浆钻孔灌注桩的静载试验,对该地区适用的桩侧阻力和桩端阻力增强系数提出了建议,钟杰等15在滨海软土中开展了针对后注浆灌注桩的静载试验,结合试验结果对几种单桩承载力计算方法进行了讨论。Xing 等16使用光纤传感器监测超大直径嵌岩桩,对其承载力、侧阻、沉降等变化进行了研究。Lei 等17在滨海软土中使用微型后注浆钢管桩开展试验,对沉降 时间对数、桩身内力、拉压极限荷载等进行了研究。孟凡伟等18对南京河西地区的后注浆灌注桩侧摩阻力使用有限元软件进行了模拟研究。现有研究主要针对桩底后注浆灌注桩进行,对在同一场地地质条件下的桩侧桩底复式注浆灌注桩和仅桩底注浆灌注桩的对比尚鲜有人提及,且目前大部分试桩是
13、和工程桩兼用,后期还需用作建筑物承载,在静载中不会超出其极限荷载。故为了解决温州地区经过后注浆处理后单桩承载力及其工程性状不明确的问题,对滨江商务区某地块中 4 根大直径后注浆灌注桩进行了破坏性静载试验,将沉降 时间对数(S-lgt)、桩身内力、桩侧摩阻力、桩土相对位移等要素进行了分析,对后注浆灌注桩在竖向受荷状态下的了解进一步深入和完整。1单桩竖向静载抗压试验设计通过 4 根试桩进行破坏性单桩竖向抗压静载荷试验,如图 1,了解其承载性能、沉降 时间对数关系、桩身内力分布规律、桩侧摩阻力发挥情况以及桩土相对位移和桩侧摩阻力之间的关系。图 1静载试验场地Fig.1Static load test
14、1.1工程概况试验场地位于温州市滨江商务区某地块,根据岩土工程地质勘察报告中的地基土分层情况,汇总各试桩所处地基土工程条件简况见表 1,可见软土厚度达到 50 m。1.2试验方案试验中的 4 根抗压试桩为钻孔灌注桩,桩径为1 100 mm,混凝土强度为 C40,持力层为卵石层,并编号为 SZ1SZ4。对各桩设计了桩侧、桩底后注浆和仅桩底后注浆两种不同的处理方式,其中试桩1 与试桩 2 均在距离桩顶标高 17 m、29 m 及桩底处分别布置了注浆管道,而试桩 3 与试桩 4 仅在桩底布置,各桩的设计参数见表 2。为了研究桩身内力的分布情况,对 4 根试桩都安装埋设了钢筋应力计与应变计。试桩 1
15、和试桩 2 在所穿越土层中的6 个截面设置了传感器,每个截面使用了 3 个钢筋9752022 年增刊 2林志豪,等:滨海软基后注浆灌注桩承载性状现场试验研究计和 2 个应变计,而试桩 3 和试桩 4 共设置了 7 个截面,各截面传感器布置数量一致。表 1各土层力学参数Table 1Physico-mechanical parameters of the soil层序(岩)土层名称土层厚度/m试桩 1试桩 2试桩 3试桩 4fak/kPaEs/mPa灌注桩 qsia/kPa0杂填土1.92.92.42.91粘土1.3803.3121淤泥夹粉砂2.24.31.71.2452.461粉细砂夹淤泥11
16、.510.71314.11205182淤泥夹粉砂11.41314.110.2502.471-1淤泥质粘土夹粉砂7.4侧注浆4.9侧注浆6.28.3653.2101粉砂夹淤泥质粘土2.63.22.74.61508201-2淤泥质粘土夹粉砂7.26.85.94.7703.1122粉细砂夹淤泥质粘土1.2侧注浆1.7侧注浆1.10.81508203卵石10底注浆10底注浆20.5底注浆21.4底注浆30035453a粘土704.2183b粉砂140623表 2试桩部分设计参数Table 2Parameters of test pile桩号桩径/mm桩长/m充盈系数桩端持力层备注试桩 1110056.71.213 卵石层试桩 2110057.51.213 卵石层桩底后注浆 2.4 t,桩顶标高下 17 m、29 m设两道侧注浆共 1.8 t试桩 3110067.71.23 卵石层试桩 4110068.21.23 卵石层桩底后注浆 2.4 t1.3试验方法在成桩的 3 d 后开始对各试桩进行后注浆处理,通过在桩身内沿钢筋笼圆周对称预埋下的两根注浆 管 进 行 注 浆,使 用 的 注 浆 管 为
